کوارک

کوارک اک مڈلا پارٹیکل اے تے مادے دی نیو چ ہیگا اے۔ پروٹان تے نیوٹران کوارک نیں۔

کوارک (انگریزی: "Quark" کوارک) اک مڈھلا کن ہندا ہے اتے پدارتھ دا مڈھلا انش ہے۔ کوارک ہیڈروناں ورگے سنیوکت کن رچن لئی ملدے ہن، جہناں وچوں سبھ توں زیادہ ستھر پروٹون اتے نیوٹرون ہن، جو پرمانو نابھکی انش ہن ۔ کلر کنپھائینمینٹ نال جانے جاندے اک گھٹناکرم کارن، کوارکاں نوں کدے وی سدھے طور 'تے دیکھیا نہیں جا سکدا، جاں آئسولیشن وچّ کھوجیا نہیں جا سکدا ؛ ایہہ صرف ہیڈروناں بال کے ہی کھوزے جا سکدے ہن، جویں بیرون (جہناں وچوں پروٹون اتے نیوٹرون اداہرناں ہن)، اتے میزون ۔ اس کارن کرکے، کوارکاں بارے جو کجھ وی گیات ہے ہیڈروناں دے نریکھناں توں ہی لیا گیا ہے۔

کوارک کئی اندرونی وشیشتاواں رکھدے ہن، جہناں وچّ بجلی چارج، پنج، رنگ بدلاو، اتے سپنّ شامل ہن ۔ کن بھوتک وگیان دے سٹینڈرڈ ماڈل وچّ کوارک ہی اکلوتے اجیہے کن ہن جو چارے مڈھلیاں پرسپر کریاواں (پھنڈامینٹل انٹریکشناں) وچّ حصہ لیندے ہن، جہناں نوں مڈھلے بل (الیکٹرومیگنٹزم،گروتاکرشن، طاقتور پرسپر کریا، اتے کمزور پرسپر کریا) کیہا جاندا ہے، اتے صرف اجیہے گیات کن ہن جہناں دا بجلی چارج مڈھلے چارج دا کوئی پورن انک والا گنانک (انٹجر ملٹیپل) نہیں ہندا ۔

چھ ترھا دے کوارک ہندے ہن، جہناں نوں پھلیور کہندے ہن؛ اپّ، ڈاؤن، سٹرینج، چارم، ٹوپ، اتے بوٹم ۔ اپّ اتے ڈاؤن کوارکاں دا سبھ کوارکاں توں گھٹّ پنج ہندا ہے۔ بھاری کوارک “پارٹیکل ڈکیء” نام دی پرکریا نال اپّ اتے ڈاؤن کوارکاں وچّ بدل جاندے ہن: جو اک اچے پنج توں گھٹّ پنج وچّ جان والا پرورتن ہے۔ اس کارن، اپّ اتے ڈاؤن کوارک عامَ طور 'تے ستھر ہندے ہن اتے برہمنڈ وچّ زیادہ پائے جاندے ہن، جدونکھ سٹرینج، چارم، بوٹم، اتے ٹوپ کوارک صرف اچّ اورجا ٹکراواں (جویں پارٹیکل ایکسلریٹراں وچّ اتے کوسمک کرناں والیاں وچّ) وچّ ہی پیدا کیتے جا سکدے ہن ۔ ہریک قسم دے کوارک لئی اک اوسے قسم نال سبندھت اینٹیپارٹیکل ہندا ہے، جسنوں اینٹیکوارک کیہا جاندا ہے، جو کوارک توں صرف انا کو وکھرا ہندا ہے کہ اسدیاں کجھ وشیشتاواں وچّ برابر ماترا ہندی ہے پر چنہ الٹا ہندا ہے۔

کوارک نمونہ 1964 وچّ مررے جیلّ-مانّ اتے جورج وگّ بھوتک وگیانیاں دوارا ستنترتا نال پرستاوت کیتا گیا سی۔ کوارکاں نوں ہیڈروناں لئی اک ووستھ سکیم دے حصیاں وجوں پیش کیتا گیا سی۔، اتے 1968 وچّ سٹینپھورڈ لائینیئر ایکسلریٹر سینٹر اتے گہرے انئلاسٹک سکیٹرنگ پریوگاں توں پہلاں ایہناں دی بھوتکی موجودگی بارے بہت گھٹّ ثبوت سی۔ ٹوپ کوارک 1995 وچّ پھرمیلیب وکھے کھوجیا جان والا آخری کوارک روپ سی۔

مئاری نمونہ سارے تازے گیات مڈھلے کناں نوں درساؤن والا سدھانتک ڈھانچہ ہے۔ ایہہ ماڈل کوارکاں دے چھ پھلیور رکھدا ہے، جہناں دے نام اپّ (u)، ڈاؤن (d)، سٹرینج (s)، چارم (c)، بوٹم (b)، اتے ٹوپ (t) کوارک ہن ۔ کوارکاں دے اینٹیپارٹیکلاں نوں اینٹیکوارک کیہا جاندا ہے، اتے سبندھت کوارک لئی چنہ اتے اک بار راہیں لکھے جاندے ہن، جویں اک اپّ اینٹیکوارک لئی u ̅ لکھیا جاندا ہے۔ جویں عامطور تے اینٹیمیٹر نال ہندا ہے، اینٹیکوارکاں دا اوہی پنج، اوسط جیونکال، اتے سپنّ ہندا ہے، جو اوہناں دے سبندھت کوارکاں دا ہندا ہے، پر الیکٹرک چارج اتے ہور چارج الٹے چنہ وچّ ہندے ہن ۔

کوارک سپنّ-� کن ہندے ہن، یانِ کہ سپنّ سٹیٹسٹکس سدھانت مطابق ایہہ پھرمیؤن ہندے ہن ۔ ایہہ پولی ایکسکلوزن متّ انوسار ہندے ہن، جو کہندا ہے کہ کوئی دو اکو جہے پھرمیؤن اکو کوانٹم اوستھا نہیں پراپت کر سکدے ۔ ایہہ بوسوناں (انٹجر سپنّ والے کناں) توں الٹ گلّ ہے۔، جہناں دی جنی مرضی گنتی اکو اوستھا وچّ ہو سکدی ہے۔ لیپٹوناں توں الٹ، کوارکاں کول رنگین چارج ہندا ہے جو ایہناں نوں طاقتور پرسپر کریا وچّ بھاگ لین لئی قابل بناؤندا ہے۔ وکھرے کوارکاں درمیان نتیجن کھچّ ہیڈروناں دے نام نال جانے جاندے سنیوکت کن رچدی ہے۔

ہیڈروناں دے کوانٹم انک نردھارت کرن والے کوارکاں نوں ویلینس کوارک کیہا جاندا ہے؛ ایہناں توں علاوہ، کوئی وی ہیڈرون ورچئل (ساگر) کوارکاں، اینٹیکوارکاں، اتے گلوؤناں دی اک انشچت سنکھیا رکھدا ہو سکدا ہے جو اسدے کوانٹم انک 'تے کوئی اثر نہیں پاؤندی ۔ ہیڈروناں دے دو پریوار ہندے ہن: بیرون، جہناں وچّ تنّ ویلینس کوارک ہندے ہن، اتے میزون، جہناں وچّ اک ویلینس کوارک ہندا ہے تے اک اک اینٹیکوارک ہندا ہے۔ سبھ توں زیادہ عامَ بیرون پروٹون اتے نیوٹرون ہن، جو پرمانو نابھکی دیاں نیہاں ہن ۔ ہیڈروناں دی بہت وشال گنتی گیات ہے، جہناں وچوں زیادہ تر ااپنی کوارک سمگری اتے اوہناں کوارکاں راہیں پردان کیتیاں جان والیاں وشیشتاواں راہیں اک دوجے توں وکھرے ہندے ہن ۔ ہور زیادہ ویلینس کوارکاں جویں ٹیٹراکوارک (qqqq) اتے پینٹاکوارک (qqqqq) رکھن والے “انوکھے” ہیڈروناں دی موجودگی انومانت کیتی گئی ہے پر ثابت نہیں ہوئی ہے۔ پھیر وی، 13 جولائی 2015 نوں CERN وکھے LHCb کیلوبوریشن نے پینٹاکوارک اوستھاواں نال ستھرتا والے نتیجیاں دی رپورٹ دتی ہے۔

مڈھلے پھرمیؤناں دے تنّ پیڑیاں وچّ سموہ بنائے گئے ہن، ہریک وچّ دو لیپٹون اتے دو کوارک ہن ۔ پہلی پیڑی وچّ اپّ تے ڈاؤن کوارک شامل ہن، دوجی وچّ سٹرینج اتے چارم کوارک شامل ہن، اتے تیجی وچّ بوٹم اتے ٹوپ کوارک شامل ہن ۔ کوارکاں دی چوتھی پیڑی اتے ہور مڈھلے پھرمیؤناں لئی ساریاں کھوجاں اسپھل رہیاں ہن، اتے طاقتور سدھا ثبوت ہے کہ تنّ پیڑیاں توں زیادہ ہور پیڑیاں موجود نہیں ہن ۔ اچیاں پیڑیاں وچّ کناں دا بھاری پنج اتے ہلکی ستھرتا ہندی ہے، جو اوہناں نوں کمزور پرسپر کریا (ویک انٹریکشن) دے ارتھاں راہیں نمر پیڑی والے کناں وچّ ڈکیء کرن لئی مجبور کر دندی ہے۔ صرف پہلی پیڑی والے (اپّ اتے ڈاؤن) کوارک ہی قدرت وچّ عامَ ملدے ہن ۔ بھاری کوارک صرف اچّ اینرجی ٹکراواں وچّ ہی پیدا کیتا جا سکدے ہن جو جلدی ہی ڈکیء ہو جاندے ہن ؛ پھیر وی، اوہناں بارے سوچیا جاندا ہے کہ بگّ بینگ دے پہلے اک سیکنڈ دے حصیاں دوران بھاری کوارک موجود رہے ہونگے، جدوں برہمنڈ اتّ گرم اتے سنگھنے فیز (کوارک یگ) وچّ سی۔ بھاری کوارکاں دا ادھٔین بناوٹی رچناتمک حالتاں وچّ کیتا جاندا ہے، جویں پارٹیکل ایکسلریٹراں وچّ۔

الیکٹرک چارج، پنج، کلر چارج، اتے پھلیور رکھن نال کوارک ہی صرف اجیہے گیات مڈھلے کن ہن جو سمکال بھوتک وگیان دیاں سبھ چار مڈھلیاں پرسپر کریاواں وچّ حصہ لیندے ہن ؛ الیکٹرومیگنٹزم، گریویٹیشن، طاقتور پرسپر کریا، اتے کمزور پرسپر کریا ۔ اورجا دیاں حداں (پلینک اینرجی) اتے دور پیمانیاں (پلینک ڈسٹینس) اتے ہون والیاں کن پرسپر کریاواں نوں چھڈّ کے باقی ویکتی گت پرسپر کریاواں دے تلناتمک گروتاکرشن بہت زیادہ کمزور ہے۔ پھیر وی، کیونکہ کوئی وی سفل کوانٹم گریوٹی دا سدھانت موجود نہیں ہے، گروتاکرشن نوں مئاری نمونے وچّ نہیں درسایا گیا ہے۔

کوارکاں وچّ پھریکشنل بجلی چارج ملّ – جاں مڈھلے چارج دا 1/3 جاں 2/3 ہندا ہے، جو ایہناں دے پھلیور اتے نربھر ہے۔ اپّ، چارم، اتے ٹوپ کوارکاں (ایہناں تنا نوں اپّ قسم دے کوارک کیہا جاندا ہے) دا +2/3 e چارج ہندا ہے، جدونکھ ڈاؤن، سٹرینج، اتے بوٹم کوارکاں (ڈاؤن قسم دے کوارکاں) دا -1/3 e ہندا ہے۔ اینٹیکوارکاں دا چارج الٹے چنا والا ہندا ہے؛ اپّ قسم دے اینٹیکوارک -2/3 e چارک رکھدے ہن اتے ڈاؤن قسم دے کوارک +1/3 چارک رکھدے ہن ۔ کیونکہ کسے ہیڈرون دا بجلی چارج اسدے رچن والے کوارکاں دے چارجاں دا جوڑ ہندا ہے، اس لئی سارے ہیڈروناں دا چارج انٹجر (پورن انک) چارج ہندا ہے: تنّ کوارکاں دا میل (بیرون)، تنّ اینٹیکوارکاں (اینٹیبیرون) دا میل، جاں اک کوارک اتے اک اینٹیکوارک (میزون) ہمیشاں ہی انٹجر چارج وچّ ہندا ہے۔ اداہرن دے طور تے، پرمانو نابھکی دے ہیڈرون رچنہارے، نیوٹروناں اتے پروٹوناں دا کرم وار 0 e اتے +1 e چارج ہندا ہے؛ نیوٹرون دو ڈاؤن کوارکاں اتے اک اپّ کوارک نال بنیا ہندا ہے، اتے پروٹون دو اپّ کوارکاں اتے اک ڈاؤن کوارک نال بنے ہندے ہن ۔

سپنّ(گھماو)، مڈھلے کناں دی اک اندرونی وشیشتا ہے، اتے اسدی دشا اک ستنترتا دا مہتوپورن درجہ (ڈگری عوف پھریڈم) ہے۔ اس نوں کدے-کدے کسے وستو دا ااپنے خود دے دھرے دوآلے گھمنا سمجھیا جان کے پردرشت کیتا جاندا ہے (جس کارن اسنوں سپنّ(گھماو) کہندے ہن)، بے شکّ ایہہ دھارنا پ-پرمانو پیمانے اتے کجھ نہ کجھ غلط دشا-نردیش کرن والی ہے کیونکہ مڈھلے کن بندو-ورگے منے جاندے ہن ۔

سپنّ نوں کسے ویکٹر راہیں پیش کیتا جا سکدا ہے جسدی لمبائی سودھے ہوئی(رڈوسڈ) پلینک ستھرانک (کونسٹینٹ) ħ ("ایچّ بار" دے روپ وچّ اچارن کیتا جان والا) دیاں کایئاں وچّ ناپی جاندی ہے۔ کوارکاں لئی، کسے دھرے دی دشا وچّ سپنّ ویکٹر کمپونینٹ (حصہ جاں انش) صرف +ħ/2 جاں −ħ/2 ملّ ہی دے سکدا ہیل اس کارن لئی کوارکاں نوں سپنّ-� کناں دی شرینی وچّ رکھیا جاندا ہے۔ کسے دتے ہوئے دھرے (ایکسس) دی دشا وچّ- پرمپرا کارن z دھرے دے نال نال- سپنّ دے انش نوں اکثر + � ملّ لئی اپّ تیر ↑راہیں، اتے ملّ – � لئی ڈاؤن تیر ↓ راہیں لکھیا جاندا ہے، جو کسے پھلیور لئی چنہ توں بعد لکھیا جاندا ہے۔

اک پھلیور دا اک کوارک دوجے پھلیور دے کوارک وچّ صرف کمزور پرسپر کریا راہیں ہی بدل سکدا ہے، جو کن بھوتک وگیان دیاں چار مڈھلیاں پرسپر کریاواں وچوں اک ہے۔ اک W بوسون نوں سوکھ کے جاں باہر سٹّ کے ، کوئی وی اپّ قسم دا کوارک (اپّ، چارم اتے ٹوپ کوارک)، کسے وی ڈاؤن قسم دے کوارک (ڈاؤن، سٹرینج، اتے بوٹم کوارک) وچّ بدل سکدا ہے، اتے اسے طرحاں الٹ وی ہو سکدا ہے۔ ایہہ پھلیور پرورتن ینتراولی (ٹرانسپھورمیشن مکینزم) β-ڈکیء دی ریڈیؤئیکٹو کریا لئی جمیوار ہے، جس وچّ اک نیوٹرون (n) اک پروٹون (p)، اک الیکٹرون (e-)، اتے اک الیکٹرون اینٹینیوٹرینو (ν ̅e) وچّ ٹٹّ جاندا ہے۔ اجیہا ادوں واپردا ہے جدوں نیوٹون (udd) وچلے دو وچوں اک ڈاؤن کوارک، اک ورچئل W- بوسون باہر کڈھ کے، اک اپّ کوارک وچّ بدل جاندا ہے، جس نال اوہ نیوٹرون اک پروٹون (uud) وچّ پرورتت ہو جاندا ہے۔ پھیر W- بوسون اک الیکٹرون اتے اک الیکٹرون اینٹینیوٹرینو وچّ ٹٹّ (رس) جاندا ہے۔

n → p + e− + ν^-_e (β ڈیکیء، ہیڈرون دھارنا)

udd → uud + e− + ν^-_e (β ڈیکیء، کوارک دھارنا)

دوویں پرکریاواں، β ڈیکیء اتے الٹ β ڈیکیء والی الٹ پرکریا چکتسک اپیوگاں جویں پوزیٹرون امشن ٹوموگراپھی (PET)، اتے نیوٹرینو جانچ پڑتال والے پریوگاں وچّ روزانہ ورتیاں جاندیاں ہن۔

جدونکھ سارے کئرکاں لئی پھلیور پرورتن دی پرکریا اوہی ہندی ہے، تاں ہریک کوارک اپنی خود دی پیڑی دے کوارک وچّ بدل جان لئی اک ترجیح رکھدا ہے۔ ساریاں پھلیور وٹاندرا تبدیلیاں نوں اک گنتک سارنی(ٹیبل) راہیں درسایا جاندا ہے، جسنوں کاببو-کوبایاشی-ماسکاوا میٹرکس (CKM میٹرکس) کہندے ہن ۔ یونائٹرٹی لئی مجبور کردے ہوئے، CKM میٹرکس دیاں اندراجاں(اینٹریئاں) دے لگپگ سنکھیپ ملّ اس ترھا ہن:

Failed to parse (syntax error): {\displaystyle \begin{bmatrix} |V_\mathrm {ud}| & |V_\mathrm {us}| & |V_\mathrm {ub}| \\ |V_\mathrm {cd}| & |V_\mathrm {cs}| & |V_\mathrm {cb}| \\ |V_\mathrm {td}| & |V_\mathrm {ts}| & |V_\mathrm {tb}| \end{bmatrix} \approx \begin{bmatrix} 0.974 & 0.225 & 0.003 \\ 0.225 & 0.973 & 0.041 \\ 0.009 & 0.040 & 0.999 \end{bmatrix}،}

جتھے V_ij کسے کوارک دے i پھلیور نوں j پھلیور (جاں الٹ) والے کوارک وچّ بدل جان دی ترجیح پیش کردا ہے |

لیپٹوناں (اپر والے β-ڈکیء چتر اتے W بوسون دے سجے پاسے) لئی اک برابر دی کمزور پرسپر کریا ہوند رکھدی ہے، جسنوں پونٹیکوروو-ماکی-ناکاگاوا-ساکاتا (PMNS میٹرکس) کہندے ہن ۔ دوویں CKM اتے PMNS میٹرکس سارے پھلیور پرورتن درسا دندے ہن، پر دوہاں درمیان سبندھ اجے سپشٹ نہیں ہن ۔